ES2262751T3

ES2262751T3 - BRAKING DEVICE

Info

Publication number: ES2262751T3
Application number: ES02027202T
Authority: ES
Inventors: Reiner Dr. Hoeger; Andreas Dr. Kappel; Hans Prof. Meixner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2006-12-01
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE50207189D1; EP1319859A1; DE10160965A1; EP1319859B1

Abstract

Dispositivo de frenado, que presenta lo siguiente: - una zapata de freno (6), que puede moverse transversalmente respecto a la dirección de movimiento de un cuerpo de frenado (14) a frenar. - un dispositivo convertidor (8, 11, 42, 43, 46, 47, 59, 61) para convertir un movimiento de giro existente de un eje de accionamiento (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58) en una fuerza que actúa sobre la zapata del freno (6), caracterizado por - un anillo de accionamiento (17, 53), que puede ser sometido a un movimiento de desplazamiento giratorio mediante al menos dos elementos de ajuste (18, 54) electromecánicos, - un eje de accionamiento (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58), que puede ser sometido a un movimiento de giro mediante arrastre por rozamiento con el anillo de accionamiento (17, 53), - estando decalados entre sí los elementos de ajuste electromecánicos (18, 54), de los que al menos hay dos, en unos 90º y estando alojados en el anillo de accionamiento (17, 53) de forma mecánicamente rígida y aproximadamenteen perpendicular al eje del anillo de accionamiento (17, 53), con lo que la dirección de actuación de los elementos de ajuste electromecánicos (18, 54) corta el eje del anillo de accionamiento.Braking device, which has the following: - a brake shoe (6), which can move transversely with respect to the direction of movement of a braking body (14) to be braked. - a converter device (8, 11, 42, 43, 46, 47, 59, 61) to convert an existing turning movement of a drive shaft (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58) into a force acting on the brake shoe (6), characterized by - an actuation ring (17, 53), which can be subjected to a rotating movement by means of at least two electromechanical adjustment elements (18, 54), - a drive shaft (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58), which can be subjected to a rotational movement by friction dragging with the drive ring (17, 53), - the ones being offset between them electromechanical adjustment elements (18, 54), of which there are at least two, in about 90 ° and being housed in the drive ring (17, 53) mechanically rigid and approximately perpendicular to the axis of the drive ring (17, 53), whereby the direction of operation of the electromechanical adjustment elements (18, 54) cuts the axis of the ring d and drive.

Description

Dispositivo de frenado.Braking device

La invención se refiere a un dispositivo de frenado con una zapata de frenado que puede moverse transversalmente a la dirección del movimiento de un cuerpo de frenado a frenar.The invention relates to a device of braking with a brake shoe that can move transversely to the direction of movement of a braking body to brake.

Tales dispositivos de frenado son conocidos generalmente en forma de frenos para vehículos accionados hidráulicamente. Desde luego, crecen en importancia los sistemas de frenado y los componentes eléctricos debido a la facilidad de realización de un encaje selectivo respecto a la rueda fácil de realizar en futuros conceptos de vehículos. La realización económica de sistemas eléctricos de frenado depende en gran medida de la disponibilidad de frenos de rueda adecuados en cuanto a comportamiento dinámico, consumo de energía, espacio constructivo, masa, fiabilidad y costes. Especialmente el acoplamiento del actuador y del freno de rozamiento mediante un sistema de engranajes adecuado, adaptado a las necesidades de un freno para vehículos, es un problema no resuelto satisfactoriamente hasta ahora.Such braking devices are known. generally in the form of brakes for driven vehicles hydraulically Of course, systems of importance grow braking and electrical components due to the ease of realization of a selective fit with respect to the wheel easy to Perform in future vehicle concepts. Economic realization of electric braking systems depends largely on the availability of suitable wheel brakes in terms of dynamic behavior, energy consumption, building space, mass, reliability and costs. Especially the coupling of actuator and friction brake by means of a system of suitable gears, adapted to the needs of a brake to vehicles, is a problem not satisfactorily resolved until now.

Esto es así ya que en frenos para ruedas, en particular en frenos de revestimiento parcial, se necesitan fuerzas elásticas muy elevadas con cortas trayectorias de accionamiento. Pero debido a que precisamente los convertidores electromagnéticos para el accionamiento de frenos - contrariamente a los convertidores electromecánicos - no corresponden por lo general a este perfil de exigencias, debe realizarse mediante un engranaje mecánico, en determinados casos multietapa, una adaptación de las capacidades del convertidor a las exigencias del frenado. Contrariamente a los sencillos accionamientos de ajuste, se le formulan al accionamiento de frenado exigencias adicionales relativas a un reajuste por desgaste del revestimiento del freno, una superación muy dinámica del juego de aflojamiento y una compensación de variaciones térmicas de longitud. Además, debe presentar el freno electromecánico un elevado rendimiento dentro de la amplia gama de temperaturas de funcionamiento y, con la elevada dinámica del accionamiento de frenado, poder soltarse por sí mismo. Simultáneamente, el limitado espacio constructivo en la rueda y la exigencia de una minimización de las masas no elásticas, condiciona el que los sistemas deban ser lo más pequeños y ligeros posibles. En todas estas exigencias múltiples, significa por lo tanto el engranaje, como elemento de unión entre convertidor y freno, un problema especial. El sistema de engranaje asume al respecto la transformación de rotación/traslación y el apoyo a la fuerza elástica de frenado, por ejemplo mediante un engranaje planetario con mecanismo de husillo posconectado. Para superar rápidamente el juego de aflojamiento y para que exista la posibilidad de una fina dosificación de la fuerza elástica, se conocen también soluciones con un engranaje de dos etapas, con lo que la estructura se complica aún más.This is so because in wheel brakes, in Particularly in partial lining brakes, forces are needed Very high elastic with short drive paths. But because precisely the electromagnetic converters for brake actuation - contrary to converters electromechanical - they do not usually correspond to this profile of requirements, must be made by mechanical gear, in certain multistage cases, an adaptation of the capabilities of the converter to the requirements of braking. Contrary to simple adjustment drives are formulated to the drive of braking additional requirements regarding a readjustment by wear of the brake lining, a very dynamic improvement of the loosening set and compensation of thermal variations of length. In addition, the electromechanical brake must present a high performance within the wide temperature range of operation and, with the high dynamics of the drive braking, being able to let go by itself. Simultaneously, the limited constructive space in the wheel and the requirement of minimization of the non-elastic masses, determines that the systems should be as small and light as possible. In all these demands multiple, therefore means the gear, as an element of connection between converter and brake, a special problem. System gear assumes the rotation / translation transformation and supporting the elastic braking force, for example by means of a planetary gear with spindle mechanism postconnected. For quickly overcome the loosening game and for the existence of possibility of a fine dosage of the elastic force, it they also know solutions with a two-stage gear, with what That structure is further complicated.

Por la EP 0 296 703 A1 se conoce por ejemplo un dispositivo de accionamiento del freno, que presenta un motor de ultrasonidos. Este funciona con una onda migratoria elástica, que es generada por un vibrador piezoeléctrico. Este concepto de motor se transmite por ejemplo a través de un engranaje planetario a un freno con silla de freno.By EP 0 296 703 A1, for example, a brake actuator, which has a motor ultrasound This works with an elastic migratory wave, which is generated by a piezoelectric vibrator. This engine concept is transmits for example through a planetary gear to a brake with brake chair.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene como tarea básica lograr un dispositivo de frenado que pueda accionarse con accionamientos de ajuste electromecánicos y con una reducida necesidad de espacio.Starting from this state of the art, the invention has as basic task to achieve a braking device that can be operated with electromechanical adjustment drives and with a reduced need for space.

Esta tarea se resuelve en el marco de la invención pudiendo accionarse la zapata del freno con ayuda de un eje, que mediante arrastre por rozamiento puede moverse girando con un cuerpo de accionamiento que puede accionarse para realizar un movimiento de deslizamiento mediante un elemento de accionamiento con actuador de cuerpo fijo, en particular elemento de accionamiento piezoeléctrico, y cuyo movimiento de giro puede convertirse mediante un dispositivo convertidor que actúa sobre la zapata de frenado en un movimiento de deslizamiento de la zapata de frenado.This task is solved within the framework of the invention being able to operate the brake shoe with the help of a shaft, which can be moved by friction dragging with a drive body that can be operated to perform a sliding movement by means of a drive element with fixed body actuator, in particular drive element piezoelectric, and whose turning movement can be converted by a converter device that acts on the brake shoe in a sliding movement of the brake shoe.

En el dispositivo de frenado según la invención se renuncia a intercalar un engranaje planetario, ya que el elemento de accionamiento que se apoya con arrastre por rozamiento en el eje está en condiciones de aportar un elevado par de giro. De esta manera puede apretarse la zapata de frenado con elevada presión sobre el cuerpo de frenado. Además el dispositivo de frenado según la invención puede, debido a los tiempos cortos de aceleración y frenado típicos de los elementos de accionamiento electromecánicos y a la falta de masa de engranaje, ejecutar las acciones solicitadas casi sin retardo. La renuncia a un engranaje permite fabricar el dispositivo de frenado en formas constructivas pequeñas. El dispositivo de frenado correspondiente a la invención contiene un anillo de accionamiento que puede activarse mediante piezoactuadores para realizar un movimiento de deslizamiento alrededor. Un sistema como éste se denomina a continuación también motor anular piezoeléctrico o también abreviadamente piezomotor.In the braking device according to the invention it is renounced to insert a planetary gear, since the element drive that is supported by friction drag on the shaft It is able to provide a high torque. This way the brake shoe can be tightened with high pressure on the braking body. In addition the braking device according to the invention may, due to short acceleration times and typical braking of electromechanical drive elements and In the absence of gear mass, execute the requested actions almost without delay. The renunciation of a gear allows to manufacture the braking device in small construction forms. He braking device corresponding to the invention contains a drive ring that can be activated by piezo actuators to perform a sliding movement around. A system as this is also called annular motor piezoelectric or also abbreviated piezomotor.

Puesto que el piezomotor, además de elevado par de giro, tiene tiempos de arranque y parada muy cortos, en la gama de los milisegundos, y puede funcionar tanto estáticamente como también a elevadas velocidades de giro, puede suprimirse el engranaje planetario que era necesario hasta ahora.Since the piezo motor, in addition to high torque turn, has very short start and stop times, in the range of milliseconds, and it can work both statically and also at high turning speeds, the planetary gear that was necessary until now.

En otra forma constructiva preferente, forma el eje un mecanismo de husillo de doble acción, que es accionado por un motor anular piezoeléctrico.In another preferred constructive form, it forms the shaft a double action spindle mechanism, which is driven by a piezo ring motor.

Mediante el mecanismo de husillo se reduce aún más el par de giro, con lo que con este dispositivo de frenado pueden aplicarse fuerzas de frenado muy elevadas.The spindle mechanism reduces even plus the torque, so with this braking device very high braking forces can be applied.

Otras particularidades son objeto de las reivindicaciones dependientes.Other peculiarities are subject to dependent claims.

A continuación se describe la invención en detalle en base al dibujo adjunto. Se muestra enThe invention is described below in detail based on the attached drawing. It shows in

figura 1 una sección longitudinal a través de un dispositivo de frenado accionado electromecánicamente;Figure 1 a longitudinal section through a electromechanically actuated braking device;

figuras 2 y 3 una vista en sección transversal y una vista en sección longitudinal a través del piezomotor que puede utilizarse para accionar el dispositivo de frenado de la figura 1;Figures 2 and 3 a cross-sectional view and a longitudinal section view through the piezo motor that can be used to operate the braking device of the Figure 1;

figuras 4 y 5 una vista en sección transversal y una vista en sección longitudinal a través de otro piezomotor que puede utilizarse para el accionamiento del dispositivo de frenado de la figura 1;Figures 4 and 5 a cross-sectional view and a longitudinal section view through another piezomotor that can be used to drive the braking device of figure 1;

figuras 6 a 9 secciones longitudinales a través de ejemplos de ejecución evolucionados de un dispositivo de frenado accionado electromecánicamente;Figures 6 to 9 longitudinal sections through of evolved execution examples of a braking device electromechanically actuated;

figuras 10 y 11 una vista en sección longitudinal y una vista en sección transversal a través de una forma de ejecución evolucionada de un piezomotor que puede utilizarse para accionar el dispositivo de frenado con un anillo de accionamiento que acciona un eje hueco;Figures 10 and 11 a sectional view longitudinal and a cross-sectional view through a evolved embodiment of a piezo motor that can be used to operate the braking device with a ring drive that drives a hollow shaft;

figuras 12 y 13 vistas en sección longitudinal a través de ejemplos de ejecución evolucionados del piezomotor de las figuras 10 y 11;Figures 12 and 13 views in longitudinal section through evolved examples of piezomotor execution of Figures 10 and 11;

figura 14 una vista en sección longitudinal a través de otro dispositivo de frenado con accionamiento de levas;figure 14 a longitudinal section view a through another braking device with drive cams;

figura 15 un disco de levas evolucionado para el dispositivo de frenado de la figura 14; yfigure 15 a cam disc evolved to the braking device of figure 14; Y

figuras 16 y 17 otros dispositivos de frenado evolucionados.Figures 16 and 17 other braking devices evolved.

El freno de silla flotante 1 mostrado en la figura 1 es un freno de rozamiento de revestimiento parcial. El freno de silla flotante 1 presenta un puño 2 que incluye una primera silla de freno 3, un brazo de unión 4 y una primera varilla roscada 5 contrapuesta a la primera silla de freno 3 y alojada en el brazo de unión 4. Además, dispone el puño 2 de una segunda silla de freno 6, que presenta un plato para la silla de freno 7, en el que está alojada una segunda varilla roscada 8. La primera varilla roscada 5 y la segunda varilla roscada 8 encajan en cada caso en un manguito de husillo 9, que está dotado de dos taladros roscados 10 y 11 cortados en contraposición. El manguito de husillo 9 es accionado por un accionamiento piezeléctrico de rotación o piezomotor 12. Los taladros roscados 10 y 11 que se extienden por el manguito de husillo 9 en dirección axial, presentan un paso de rosca igual pero contrapuesto. Lo mismo vale para las varillas roscadas 5 y 6, que presentan las mismas dimensiones de roscado que los correspondientes taladros roscados 10 y 11 del manguito de husillo 9, con lo que la varilla roscada 5 puede atornillarse en el taladro roscado 10 del manguito de husillo 9 y la varilla roscada 8 en el taladro roscado 11 del manguito de husillo 9.The floating chair brake 1 shown in the Figure 1 is a partial coating friction brake. He floating chair brake 1 features a fist 2 that includes a first brake chair 3, a connecting arm 4 and a first threaded rod 5 opposed to the first brake chair 3 and housed in the arm of union 4. In addition, it has the fist 2 of a second brake chair 6, which presents a plate for the brake chair 7, in which it is housed a second threaded rod 8. The first threaded rod 5 and the second threaded rod 8 fit in each case into a sleeve spindle 9, which is equipped with two threaded holes 10 and 11 cut in contrast. Spindle sleeve 9 is actuated by a piezomotor rotation or piezomotor drive 12. The threaded holes 10 and 11 extending along the sleeve of spindle 9 in axial direction, have an equal thread pitch but opposed. The same goes for threaded rods 5 and 6, which they have the same threading dimensions as the corresponding threaded holes 10 and 11 of the spindle sleeve 9, whereby the threaded rod 5 can be screwed into the hole thread 10 of the spindle sleeve 9 and the threaded rod 8 in the threaded bore 11 of the spindle sleeve 9.

Entre las sillas del freno 3 y 6 dotadas de revestimientos de freno 13, se encuentra un disco de frenado 14. Tal como es usual en un freno de silla flotante, en el freno de silla flotante 1 es una carcasa del piezomotor 12 la única pieza del freno de silla flotante 1 que está unida fijamente con el soporte de la rueda del vehículo. El puño 2, formado por las sillas del freno 3 y 6, los revestimientos de frenado 13, las varillas roscadas 5 y 8, así como el manguito de husillo 9, está apoyado "flotando" con un grado de libertad en la línea de acción de la fuerza tensora de tracción, es decir, en la dirección del eje longitudinal del freno de silla flotante 1. Mediante un dispositivo de seguridad frente al giro no representado y con la excepción del manguito de husillo 9, se evita un giro de la segunda silla de freno 6 y del puño 2 respec-
to a la carcasa 15 del piezomotor 12 o bien del palier del vehículo, sin limitar el movimiento axial de estas piezas.Between the brake chairs 3 and 6 provided with brake linings 13, there is a braking disc 14. As is usual in a floating chair brake, in the floating chair brake 1 is a housing of the piezo motor 12 the only part of the floating chair brake 1 that is fixedly connected to the wheel support of the vehicle. The cuff 2, formed by the brake chairs 3 and 6, the brake linings 13, the threaded rods 5 and 8, as well as the spindle sleeve 9, is supported "floating" with a degree of freedom in the line of action of the tensile tensile force, that is, in the direction of the longitudinal axis of the floating chair brake 1. By means of a safety device against the rotation not shown and with the exception of the spindle sleeve 9, a rotation of the second is prevented brake chair 6 and fist 2 respec-
to the housing 15 of the piezo motor 12 or of the vehicle shield, without limiting the axial movement of these parts.

El manguito de husillo 9 está apoyado en la carcasa 15 del piezomotor 12 de manera que puede girar, por ejemplo con ayuda de cojinetes de bolas 16. Los cojinetes de bolas 16 sirven para absorber y retransmitir los esfuerzos que se presentan al accionar el freno de silla flotante 1 y los pares desde el manguito de husillo 9 a través de la carcasa 15 del piezomotor 12 hasta el palier del vehículo.The spindle sleeve 9 is supported on the housing 15 of the piezo motor 12 so that it can rotate, for example with the help of ball bearings 16. Ball bearings 16 serve to absorb and retransmit the efforts presented to the apply the floating chair brake 1 and the pairs from the sleeve of spindle 9 through the housing 15 of the piezo motor 12 to the vehicle shield.

El piezomotor 12 para el manguito de husillo 9 incluye al menos un anillo de accionamiento 17 concéntrico, que rodea el manguito de husillo 9 cilíndrico con una pequeña sobremedida. El anillo de accionamiento 17 puede inducirse mediante piezoactuadores 18 a realizar un movimiento de deslizamiento circular de tal manera que exista un constante arrastre por rozamiento entre anillo de accionamiento 17 y manguito de husillo 9. Al respecto, tiene lugar una rodadura de una superficie exterior 19 del manguito de husillo 9 sobre una superficie interior 20 del anillo de accionamiento 17, con lo que el manguito de husillo 9 es puesto en rotación respecto a la carcasa 15 del piezomotor 12.Piezo motor 12 for spindle sleeve 9 includes at least one concentric drive ring 17, which surround the cylindrical spindle sleeve 9 with a small about Measure. The drive ring 17 can be induced by piezo actuators 18 to perform a sliding motion circulate in such a way that there is a constant drag by friction between drive ring 17 and spindle sleeve 9. In this regard, a rolling of an outer surface 19 takes place. of the spindle sleeve 9 on an inner surface 20 of the drive ring 17, whereby the spindle sleeve 9 is rotated with respect to the housing 15 of the piezo motor 12.

Para aumentar el par de giro pueden conectarse en paralelo, tal como muestra la figura 1, varios anillos de accionamiento 17 accionados piezoeléctricamente.To increase the torque you can connect in parallel, as shown in figure 1, several rings of drive 17 piezoelectrically operated.

Cuando no están activados los piezoactuadores 18, se apoyan los anillos de accionamiento 17 con elevada fuerza en el manguito de husillo 9, con lo que el manguito de husillo 9 está asegurado frente al giro. En este caso actúa el freno de silla flotante como freno de estacionamiento.When piezo actuators are not activated 18, the drive rings 17 are supported with high force in the spindle sleeve 9, whereby the spindle sleeve 9 is secured against the turn. In this case the chair brake acts floating as parking brake.

Los piezoactuadores 18 se apoyan en la carcasa 15 del piezomotor 12. Por el lado de accionamiento están soldados mediante una placa de cabecera 21 con un taqué 22 con el anillo de accionamiento 17. Para aumentar la duración del piezoactuador 18, éste está alojado entre la placa de cabecera 21 y la carcasa 15 del piezomotor 12 con una elevada fuerza mecánica de pretensado de presión, que es generada por el resorte de tubo 23 suave, pero fuerte. Para lograr una rigidez mecánica del accionamiento lo más alta posible dentro del piezomotor 12, han de unirse todas las piezas entre sí, preferentemente mediante soldadura. Para accionar los actuadores 18, se cargan y descargan los mismos mediante líneas eléctricas de entrada 24 de un sistema electrónico de control, no representadas en la figura 1.The piezo actuators 18 rest on the housing 15 of the piezo motor 12. On the drive side they are welded by a header plate 21 with a tap 22 with the ring drive 17. To increase the duration of the piezo actuator 18, this is housed between the header plate 21 and the housing 15 of the 12 piezo motor with a high mechanical prestressing force of pressure, which is generated by the soft tube spring 23, but strong. To achieve mechanical drive stiffness the most possible high inside the piezo motor 12, all the pieces together, preferably by welding. To drive the actuators 18 are loaded and unloaded through lines electrical input 24 of an electronic control system, not represented in figure 1.

A continuación se describirá más en detalle el funcionamiento del freno de silla flotante accionado piezoeléctricamente.The following will describe in more detail the floating chair brake operation operated piezoelectrically

La figura 1 muestra el freno de silla flotante 1 en su estado básico, en el que el freno está suelto. Los revestimientos del freno 13 están levantados del disco de frenado 14, con lo que la rueda unida con el disco de frenado 14 puede girar totalmente libre del rozamiento del freno. Para accionar el freno de silla flotante 1, se cargan y descargan periódicamente los piezoactuadores 18 con una evolución adecuada de la tensión y con una relación de fase adecuada, con lo que el manguito del husillo 9 es inducido a girar respecto a la carcasa 15 y las varillas roscadas 5 y 8. La velocidad de rotación y el par de giro del manguito de husillo 9 pueden controlarse en amplios márgenes mediante la frecuencia, la tensión y la fase del sistema de control eléctrico de los piezoactuadores 18. Para superar rápidamente el juego de aflojamiento, es accionado primeramente el piezomotor 12 con una elevada frecuencia de control. El sentido de giro del piezomotor 12 se elige entonces tal que las varillas roscadas 5 Y 8 puedan salir por giro hacia fuera del manguito de husillo 9 simultáneamente y con la misma velocidad, debido a que los taladros roscados 10 y 11 del manguito de husillo 9 están cortados en sentidos contrapuestos y los revestimientos de freno 13 se mueven en dirección hacia el disco de frenado 14. Cuando llegan los revestimientos de frenado 13 a apoyarse en el disco de frenado 14, se genera una fuerza de tensado que puede detectarse mediante los piezoactuadores 18 ("load sensing"), ya que cada piezoactuador 18 es a la vez un piezosensor. La captación de la fuerza de contacto se realiza mediante un filtrado de señal de las tensiones piezoeléctricas moduladas mediante las realimentaciones de la forma característica. A continuación y en función de las necesidades del conductor, se controla la velocidad de giro o bien el par de giro del piezomotor 12 tal que se genera el par de frenado deseado.Figure 1 shows the floating chair brake 1 in its basic state, in which the brake is released. The brake linings 13 are lifted from the brake disc 14, whereby the wheel connected to the brake disc 14 can rotate totally free of brake friction. To apply the brake of floating chair 1, periodically loaded and unloaded piezo actuators 18 with adequate evolution of tension and with an adequate phase relationship, with which the spindle sleeve 9 it is induced to rotate with respect to the housing 15 and the threaded rods 5 and 8. The rotation speed and torque of the sleeve of spindle 9 can be controlled in wide margins by means of frequency, voltage and phase of the electrical control system of the piezo actuators 18. To quickly overcome the game of loosening, piezomotor 12 is first actuated with a High control frequency The direction of rotation of the piezo motor 12 it is then chosen so that the threaded rods 5 and 8 can exit by turning out the spindle sleeve 9 simultaneously and with the same speed, because the threaded holes 10 and 11 of the spindle sleeve 9 are cut in opposite directions and the brake linings 13 move towards the disc of braking 14. When the brake linings arrive 13 a leaning on the brake disc 14, a tensioning force is generated which can be detected by piezo actuators 18 ("load sensing "), since each piezoactuator 18 is both a piezo sensor. Contact force pickup is performed by signal filtering of piezoelectric voltages modulated by means of feedback of the characteristic form. Then, depending on the needs of the driver, control the speed of rotation or the torque of the piezomotor 12 such that the desired braking torque is generated.

Es especialmente ventajoso en el piezomotor 12 aquí empleado el control libre de la velocidad de giro desde el estado estático de detención, a través de las velocidades de giro muy lentas (fuerza de tensado) hasta las velocidades de giro elevadas (superación del juego de aflojamiento) juntamente con el elevado par de giro que se presenta.It is especially advantageous in the piezo motor 12 here employed the free control of the speed of rotation from the static state of detention, through turning speeds very slow (tension force) up to turning speeds high (overcoming the loosening game) together with the high torque presented.

Para soltar el freno de silla flotante 1, se invierte el sentido de giro del piezomotor 12, con lo que las varillas roscadas 5 y 8 giran introduciéndose en el manguito del husillo 9 y los revestimientos de frenado 13 se mueven alejándose del disco de frenado 14.To release the floating chair brake 1, you reverses the direction of rotation of the piezo motor 12, so that threaded rods 5 and 8 rotate into the sleeve of the spindle 9 and brake linings 13 move away of the brake disc 14.

Debido a que se renuncia a los cojinetes de bolas que se encuentran en la vía de transmisión de las fuerzas del puño 2 y a que se suprime el engranaje planetario, que no es necesario debido a que el par de giro del piezomotor 12 es alto, posee el sistema mostrado en la figura 1, además de una estructura simplificada, una rigidez especialmente alta en la dirección de los esfuerzos de tracción y con ello un elevado rendimiento electromecánico, en particular una baja histéresis, lo cual permite que se suelte el freno de silla flotante 1 de manera sencilla. El cojinete de bolas 16 del piezomotor 12 sirve principalmente para absorber los esfuerzos radiales. Un desplazamiento axial del manguito de husillo 9 respecto a los anillos de accionamiento 17 no tiene influencia alguna sobre el funcionamiento del piezomotor 12. De esta manera queda asegurada, incluso cuando hay una pequeña asimetría en el movimiento de ambas varillas roscadas 5 y 8, por ejemplo debido a dilataciones térmicas, una suspensión totalmente flotante del puño 2 y con ello una transmisión simétrica de los esfuerzos desde los revestimientos del freno 13 hasta el disco de frenado 14.Because the bearings are renounced balls that are in the transmission path of the forces of fist 2 and the planetary gear is suppressed, which is not necessary because the torque of the piezo motor 12 is high, it has the system shown in figure 1, in addition to a structure simplified, a particularly high rigidity in the direction of tensile stresses and thereby high performance electromechanical, in particular a low hysteresis, which allows Let the floating chair brake 1 be released easily. He ball bearing 16 of the piezo motor 12 mainly serves to absorb radial forces. An axial displacement of the spindle sleeve 9 with respect to drive rings 17 no has any influence on the operation of the piezo motor 12. This way it is secured, even when there is a small asymmetry in the movement of both threaded rods 5 and 8, by example due to thermal expansion, a suspension totally floating of the fist 2 and with it a symmetrical transmission of the forces from the brake linings 13 to the disc of braking 14.

Según el estado de la técnica, pueden utilizarse, en lugar de los sencillos husillos roscados 9, también mecanismos de roscado con bolas y rodillos. Además, el mecanismo de accionamiento propuesto para el puño 2 con husillo doble roscado es adecuado también para el accionamiento mediante un motor eléctrico cualquiera de la potencia correspondiente.Depending on the state of the art, they can be used, instead of the simple threaded spindles 9, also threading mechanisms with balls and rollers. In addition, the mechanism of proposed drive for fist 2 with double threaded spindle is also suitable for operation by means of an electric motor any of the corresponding power.

A continuación se describirá la estructura y el funcionamiento del piezomotor 12 en detalle. Para explicar la forma de funcionamiento, describiremos primeramente los distintos componentes del piezomotor 12 utilizado en la figura 1.Next, the structure and the operation of the piezo motor 12 in detail. To explain the way of operation, we will first describe the different Piezo motor components 12 used in Figure 1.

La figura 2 muestra piezas del piezomotor 12 de la figura 1 en otra vista en sección. El piezomotor 12 presenta al menos una placa de base mecánica 24, en la que un eje 25 del piezomotor 12 está conducido tal que puede girar con el menor juego posible por medio de un cojinete no representado. El eje 25 puede por ejemplo ser el manguito de husillo 9 representado en la figura 1 u otro eje cualquiera. Como elementos de accionamiento sirven ventajosamente los piezoactuadores 18, en particular actuadores piezoeléctricos multicapa de bajo voltaje, abreviadamente PMA, que pueden ser controlados por un amplificador eléctrico a través de las líneas eléctricas de entrada 26. No obstante, como elementos de accionamiento pueden utilizarse también otros actuadores que se extienden longitudinalmente de manera controlada, como por ejemplo actuadores electromagnéticos, electrodinámicos, electroestrictivos, o magnetoestrictivos.Figure 2 shows parts of the piezo motor 12 of Figure 1 in another sectional view. The piezomotor 12 presents the minus a mechanical base plate 24, in which an axis 25 of the piezo motor 12 is driven such that it can rotate with the least play possible by means of a bearing not shown. Axis 25 can for example being the spindle sleeve 9 represented in figure 1 or any other axis. As drive elements they serve advantageously the piezo actuators 18, in particular actuators multi-layer low voltage piezoelectric, abbreviated PMA, which can be controlled by an electric amplifier through the input power lines 26. However, as elements of drive can also be used other actuators that extend longitudinally in a controlled manner, such as electromagnetic, electrodynamic, electrostrictive actuators, or magnetostrictive.

Mediante el control eléctrico de los piezoactuadores 18, se expanden éstos según el comportamiento de un actuador longitudinal piezoeléctrico de forma aproximadamente proporcional a la tensión eléctrica aplicada en dirección axial. Los piezoactuadores 18 están bloqueados entre la placa de cabecera 21, que presenta el taqué 22, un bloque del cojinete 27 y el resorte de tubo 23 ranurado, lo más suave posible mecánicamente, bajo una tensión previa mecánica elevada. La tensión previa mecánica de los piezoactuadores 18 sirve por un lado para evitar que se dañen los piezoactuadores 18 mediante los esfuerzos de tracción, que por lo demás pueden presentarse en el servicio de funcionamiento permanente a frecuencia elevada y por otro lado para el apoyo de la reposición de los piezoactuadores 18 cuando éstos se descargan eléctricamente. Puesto que la carrera de los piezoactuadores 18 se ve reducida por el resorte de tubo 23, debería presentar éste, en relación con la rigidez del piezoactuador 18, una constante elástica lo más pequeña posible. Para unas dimensiones del piezoactuador 18 de 7 x 7 x 30 mm, la constante elástica del piezoactuador 18 es de C_{Piezo} = 50 N/\mum. Para una constante elástica del resorte de tubo ranurado de C_{Feder} = 3 N/\mum, la pérdida de carrera debida al resorte de tubo 23 es de (1-50/53) * 100% = 5.7%.Through the electrical control of piezo actuators 18, these are expanded according to the behavior of a longitudinal piezoelectric actuator approximately proportional to the electrical voltage applied in axial direction. The piezo actuators 18 are locked between the header plate 21, which features the tap 22, a bearing block 27 and the spring of slotted tube 23, as smooth as possible mechanically, under a high mechanical pre-tension The mechanical pre-tension of the piezo actuators 18 serves on the one hand to prevent damage to the piezo actuators 18 by tensile stresses, so others may appear in the operating service permanent at high frequency and on the other hand for the support of the replacement of piezo actuators 18 when they are discharged electrically Since the stroke of the piezo actuators 18 is reduced by the tube spring 23, it should present this, in relationship with the rigidity of piezoactuator 18, an elastic constant as small as possible For dimensions of piezoactuator 18 7 x 7 x 30 mm, the elastic constant of the piezoactuator 18 is of C_ {Piezo} = 50 N / \ mum. For an elastic spring constant of grooved tube of C_ {Feder} = 3 N / \ mum, the loss of stroke due to tube spring 23 is (1-50 / 53) * 100% = 5.7%

La unión fija duradera de los elementos piezoactuador 18, placa de cabecera 21, bloque del cojinete 27 y resorte de tubo 23, se realiza mediante uniones soldadas 28. El bloque del cojinete 27 puede unirse con la placa de base 24 fijamente mediante tornillos 30 conducidos a través de agujeros oblongos 29. Esta unión puede generarse también con otros elementos, por ejemplo mediante soldadura del bloque del cojinete 27 con la placa de base 24, de las que al menos hay una.The durable fixed connection of the elements piezo actuator 18, header plate 21, bearing block 27 and tube spring 23, is made by welded joints 28. The bearing block 27 can be joined with base plate 24 fixedly by screws 30 driven through holes oblong 29. This union can also be generated with other elements, for example by welding the bearing block 27 with the base plate 24, of which there is at least one.

Como componente central, presenta el piezomotor 12 un anillo de accionamiento 17 concéntrico lo más rígido y escaso de masa posible, con un diámetro algo superior al del eje de accionamiento 25, que rodea al eje de accionamiento 25 apoyado de manera que puede girar. El anillo de accionamiento 17 está soldado con los taqués 22 de tal manera que presenta respecto a la placa de base 24 una cierta distancia, y el anillo de accionamiento 17 puede así moverse libremente sobre la placa de base 24. Los piezoactuadores 18 unidos fijamente con la placa de base 24 a través de los bloques de los cojinetes 27, se encuentran dispuestos en el plano de la placa de base 24 con un ángulo de 90º entre sí, estando dirigida su acción principal al centro del anillo de accionamiento 17.As a central component, it presents the piezomotor 12 a concentric drive ring 17 the most rigid and sparse of possible mass, with a diameter slightly larger than the axis of drive 25, which surrounds drive shaft 25 supported by way you can turn. The drive ring 17 is welded with the taqués 22 in such a way that it presents with respect to the plate base 24 a certain distance, and the drive ring 17 can thus move freely on the base plate 24. The piezo actuators 18 fixedly connected with the base plate 24 a through the bearing blocks 27, they are arranged in the plane of the base plate 24 with an angle of 90 ° to each other, its main action being directed to the center of the ring of drive 17.

Partiendo de la posición de reposo mostrada en la figura 2, puede ponerse en rotación el eje de accionamiento 25 aplicando tensiones periódicas sinusoidales desplazadas en fase 90º a ambos piezoactuadores 18. Al respecto, no tiene básicamente ninguna importancia en qué posición absoluta de fase de ambas señales de control de los piezoactuadores 18 se pone en marcha el piezomotor 12, siempre que el desplazamiento relativo de fase entre ambas señales de control sinusoidales sea de 90º.Starting from the resting position shown in Figure 2, the drive shaft 25 can be rotated applying periodic sinusoidal voltages displaced in 90º phase to both piezo actuators 18. In this regard, it does not basically have no importance in what absolute phase position of both control signals of the piezo actuators 18 the piezo motor 12, provided the relative phase shift between Both sinusoidal control signals are 90º.

Partiendo de la posición mostrada en la figura 2, comienza ahora el control periódico de ambos piezoactuadores 18, cumpliendo ambas tensiones eléctricas de la señal en los piezoactuadores 18 la condición:Starting from the position shown in the figure 2, the periodic control of both piezo actuators 18 begins now, fulfilling both electrical voltages of the signal in the Piezo actuators 18 condition:

\quadquad: UPMA3.1(t) = U0 \ x \ \{1+sin \ \omega(t)\} + (1/2 \ x \ \pi)\hskip1cm (Volt)UPMA3.1 (t) = U0 \ x \ \ {1 + without \ \ omega (t) \} + (1/2 \ x \ \ pi) \ hskip1cm (Volt)

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

\quadquad: UPMA3.2(t) = U0 \ x \ \{1+sin \ \omega(t)\}\hskip2,7cm (Volt)UPMA3.2 (t) = U0 \ x \ \ {1 + without \ \ omega (t) \} \ hskip2,7cm (Volt)

De aquí resulta un desplazamiento circular periódico del anillo de accionamiento 17, que debido al arrastre por rozamiento permanente con el eje de accionamiento 25 se convierte en un movimiento de giro del eje de accionamiento 25.This results in a circular displacement newspaper of the drive ring 17, which due to the drag by permanent friction with drive shaft 25 becomes a rotational movement of the drive shaft 25.

En la realización práctica del principio motórico, hay que contar con los siguientes mecanismos de pérdida: Histéresis de los piezoactuadores 18 y deformación del anillo de accionamiento 17 mediante fuerzas mecánicas.In the practical realization of the principle motoric, we must have the following loss mechanisms: Hysteresis of the piezo actuators 18 and deformation of the ring drive 17 by mechanical forces.

Estas influencias pueden no obstante compensarse mediante una eliminación de distorsiones de las señales de control, que ya no son exactamente sinusoidales. Además de ello, es posible articular los anillos de accionamiento 17 mediante piezoactuadores 18 contrapuestos en cada caso, para contrarrestar una deformación de los anillos de accionamiento 17.These influences can however be compensated by eliminating distortions of control signals, which are no longer exactly sinusoidal. In addition to that, it is possible articulate drive rings 17 using piezo actuators 18 opposed in each case, to counteract a deformation of the drive rings 17.

En el piezomotor 12 pueden controlarse eléctricamente todos los estados de funcionamiento relevantes para un motor de accionamiento, por ejemplo reducida relación par de detención/par de giro, elevado par de detención o marcha libre del eje de accionamiento 25. Igualmente puede conmutarse el sentido de giro mediante desplazamiento de fase de ambas tensiones de la señal de control, en particular mediante desplazamiento de las señales de control entre sí en +- \pi para los piezoactuadores 18.In the piezo motor 12, they can be controlled electrically all operating states relevant to a drive motor, for example reduced torque ratio of stop / turn torque, high stop torque or free run of the drive shaft 25. Likewise, the direction of rotation by phase shift of both signal voltages of control, in particular by shifting the signals of control each other at + - \ pi for piezo actuators 18.

El piezomotor 12 ofrece además las siguientes ventajas adicionales:The piezo motor 12 also offers the following additional advantages:

--: Desgaste mecánico mínimo, debido a la rodadura del eje de accionamiento 25 sobre la superficie interior 20 del anillo de accionamiento 17.Minimum mechanical wear due to the rolling of drive shaft 25 on inner surface 20 of the drive ring 17.

--: Elevado par de giro debido a la reducción extremadamente grande sin engranaje.High torque due to the Extremely large reduction without gear.

--: Bajo nivel de ruido generado, debido a la rodadura del eje de accionamiento 25 sobre el anillo de accionamiento 17.Low generated noise level due to the shaft rolling of drive 25 on drive ring 17.

--: Ningún deslizamiento de velocidad debido al arrastre por rozamiento permanente entre el eje de accionamiento 25 y el anillo de accionamiento 17.No speed slip due to friction drag permanent between drive shaft 25 and the ring drive 17.

--: Para el accionamiento de un anillo de accionamiento 17 del piezomotor 12, es suficiente una cantidad mínima de dos piezoactuadores 18. No obstante, el anillo de accionamiento 17 puede ser accionado también por una cantidad mayor de piezoactuadores 18.For the actuation of an actuation ring 17 of the piezo motor 12, a minimum amount of two piezo actuators is sufficient 18. No However, the drive ring 17 can also be operated for a larger amount of piezo actuators 18.

--: El eje de accionamiento 25 está bloqueado en la posición de base; no obstante, el piezomotor 12 puede estar también diseñado de tal manera que en la posición de base exista una marcha libre.The axis drive 25 is locked in the base position; no However, the piezo motor 12 may also be designed in such a way. so that in the base position there is a free march.

--: Es posible el arranque desde cualquier punto de servicio:Is possible starting from any service point:

>>: el eje de accionamiento 25 puede bloquearse o detenerse en cualquier posición angular con elevada fuerza;he drive shaft 25 can be locked or stopped at any angular position with high force;

>>: el par de detención y el par de giro de accionamiento del piezomotor 12 pueden controlarse de manera específica;he stopping torque and driving torque of the piezo motor 12 can be controlled specifically;

>>: el eje de accionamiento 25 puede conmutarse en cada momento a marcha libre, manteniéndose entonces aproximadamente ambos piezoactuadores 18 a la mitad del control.he drive shaft 25 can be switched at any time on the fly free, then keeping approximately both piezo actuators 18 in the middle of control.

--: El piezomotor 12 puede funcionar estáticamente o bien con baja frecuencia de control.He 12 piezomotor can work statically or with low control frequency

--: El piezomotor 12 puede funcionar con elevada frecuencia.He piezo motor 12 can operate with high frequency.

--: El piezomotor 12 puede ser accionado tanto eléctricamente como mecánicamente en resonancia. Si se sintonizan entre sí las resonancias mecánica y eléctrica, resultan elevados valores de potencia y un elevado rendimiento.He piezo motor 12 can be operated both electrically and mechanically in resonance. If they tune into each other mechanical and electrical resonances, high values of Power and high performance.

--: Para una geometría predeterminada del piezomotor 12, pueden controlarse la velocidad de giro y el par de giro.For a predetermined geometry of the piezo motor 12, can be controlled the speed of rotation and the torque.

--: El sentido de giro puede conmutarse mediante conmutación de la posición en fase de ambas tensiones de control sinusoidales de los piezoactuadores 18.He Direction of rotation can be switched by position switching in phase of both sinusoidal control voltages of the piezo actuators 18.

--: Entre los modos de funcionamiento antes indicados puede cambiarse en funcionamiento cuando se desee.Between the operating modes indicated above can be changed in operation when desired.

--: El piezomotor 12 es escalable en sus valores de potencia, par de giro y velocidad de giro de consigna dentro de amplios límites.He piezomotor 12 is scalable in its values of power, torque and setpoint rotation speed within wide limits.

- En particular pueden utilizarse varios anillos de accionamiento 17 accionados piezoeléctricamente para el accionamiento de un eje de accionamiento 25.- In particular several rings can be used drive 17 piezoelectrically operated for the driving a drive shaft 25.

--: La relación de reducción del piezomotor 12 resulta de la diferencia de perímetros entre el perímetro exterior LM del eje de accionamiento 25 y el perímetro interior LR del anillo de accionamiento 17. Para ello indicaremos un cálculo a modo de ejemplo: Un piezoactuador 18 dispuesto en un resorte de tubo 23 con el coeficiente elástico C_{3 }= 3 N/\mum de la longitud constructiva 30 mm, posee típicamente una deflexión de marcha en vacío x_{A} = 40 \mum con una fuerza de bloqueo F_{B} = 2120 N. Si debe presionar el anillo de accionamiento en cada posición con una fuerza de 500 N sobre el eje de accionamiento 25, resulta una dimensión máxima útil para el intersticio de unos s = 31 \mum. Si el diámetro del eje de accionamiento 25 es dM = 10 mm, entonces resulta de ello para la relación de reducción P:The reduction ratio of the piezo motor 12 results from the difference of perimeters between the outer perimeter LM of the drive shaft 25 and the inner perimeter LR of the drive ring 17. For this will indicate an example calculation: A piezoactuator 18 arranged in a tube spring 23 with the elastic coefficient C_ {3 } = 3 N / \ mum of constructive length 30 mm, typically has a idle deflection x_ {A} = 40 \ mum with a force Locking F_ {B} = 2120 N. If you must press the drive in each position with a force of 500 N on the shaft of actuation 25, a maximum useful dimension for the gap of about s = 31 \ mum. If the shaft diameter of drive 25 is dM = 10 mm, then results from it for the reduction ratio P:

P = s/dM = 1/322P = s / dM = 1/322

: La relación de reducción viene así dada directamente por la relación entre la dimensión del intersticio y el diámetro del eje de accionamiento 25. Sobre ambas magnitudes puede influirse fácilmente, dependiendo el par de giro del piezomotor 12, naturalmente, del diámetro del eje de accionamiento 25 de manera inversa a como lo hace la velocidad de giro del motor. Si funciona el piezomotor 12 con una frecuencia de 322 Hz, entonces la velocidad de giro del eje de accionamiento 25 es de 1 vuelta/seg, para permanecer en el ejemplo anterior. El par de giro generado entonces por el piezomotor 12 sólo puede estimarse en base a las influencias de las rigideces de la placa de base 24, de las uniones por soldadura 28 y de las del anillo de accionamiento 17. El mismo se encuentra en la gama de algunos Newton-metro hasta algunas decenas de Newton-metro. Para una frecuencia de control y amplitudes de control fijas de los piezoactuadores 18, puede no obstante aumentarse muy fuertemente el par de giro mediante un diámetro mayor del eje de accionamiento 25 y del anillo de accionamiento 17, con la velocidad máxima de giro correspondientemente inferior. En base al hecho de que un piezomotor 12 como el indicado puede funcionar en frecuencias de algunos kiloherzios, resultan características electromecánicas de potencia sobresalientes.The relationship of reduction is thus given directly by the relationship between the dimension of the gap and the diameter of the drive shaft 25. Both quantities can be easily influenced, depending on the torque of the piezo motor 12, of course, of the shaft diameter of drive 25 inversely as the speed of motor rotation If piezomotor 12 works with a frequency of 322 Hz, then the rotation speed of drive shaft 25 is 1 lap / sec, to stay in the previous example. The pair of turn then generated by the piezo motor 12 can only be estimated at base to the influences of the rigidities of the base plate 24, of weld joints 28 and those of the drive ring 17. It is in the range of some Newton-meter up to a few tens of Newton-meter For a control frequency and fixed control amplitudes of the piezo actuators 18, may not However, the torque is increased very strongly by larger diameter of drive shaft 25 and ring drive 17, with maximum turning speed correspondingly lower. Based on the fact that a piezo motor 12 as indicated may work at frequencies of some kiloherz, result electromechanical power characteristics outstanding.

--: Tanto el eje de accionamiento 25 como el anillo de accionamiento 17, pueden fabricarse económicamente como piezas giratorias con elevada precisión.So much the drive shaft 25 as the drive ring 17, can be economically manufactured as rotating parts with high precision.

--: El piezomotor 12 está predestinado para la utilización de los económicos actuadores multicapa de elevadas potencias de baja tensión.He piezomotor 12 is predestined for the use of Economical multilayer actuators with high low powers tension.

--: Estructura que necesita poco espacio y poca masa, on tiempos de arranque/parada en la gama de los milisegundos.Structure that needs little space and low mass, on start / stop times in the range of milliseconds

--: Las repercusiones sobre el anillo de accionamiento 17 pueden detectarse mediante evaluación electrónica de la evolución de la piezotensión, por ejemplo una protección frente al bloqueo o la detección del punto de contacto del revestimiento del freno 13 con el disco de frenado 14 al superar el juego de aflojamiento.The repercussions on drive ring 17 can be detected by electronic evaluation of the evolution of piezotension, for example a protection against blockage or detection of contact point of the brake lining 13 with the disc braking 14 when overcoming the loosening game.

Es importante para el funcionamiento del piezomotor 12 descrito una rigidez mecánica suficientemente elevada de toda la estructura y un apoyo con el menor juego posible del eje de accionamiento 17 o del manguito de husillo 9. Además, en las estructuras descritas en las figuras precedentes, con sólo una placa de base 24, actúa, debido a la fuerza de presión necesaria entre anillo de accionamiento 17 y eje de accionamiento 25 un elevado par de vuelco sobre el eje de accionamiento 17. Este problema puede resolverse mediante las siguientes mejoras:It is important for the operation of the piezomotor 12 described a sufficiently high mechanical rigidity of the entire structure and support with the least possible play of the shaft drive 17 or spindle sleeve 9. Also, in the structures described in the preceding figures, with only one plate base 24, acts, due to the necessary pressure force between drive ring 17 and drive shaft 25 a high torque of tipping over drive shaft 17. This problem may be resolved through the following improvements:

--: Una primera posibilidad de solución se representa en la figura 3. Allí la unidad de accionamiento piezoeléctrica, compuesta por bloque de cojinete 27, piezoactuador 18, taqué 22, dado el caso sistema de amplificación de carrera y anillo de accionamiento 17, está alojada entre al menos dos placas de base 31, 32, en las cuales el eje de accionamiento 25 está apoyado sin juego o al menos llevado a través. Además de la elevada rigidez mecánica de la estructura configurada en la figura 3, reside otra ventaja adicional en que la fuerza que actúa desde el anillo de accionamiento 17 sobre el eje de accionamiento 25, no da lugar a ningún par de vuelco sobre el eje de accionamiento 25. Desde luego, los cojinetes 33 deben seguir absorbiendo fuerzas transversales.A first possibility of solution is represented in figure 3. There the piezoelectric drive unit, consisting of a block of bearing 27, piezo actuator 18, tap 22, if necessary stroke amplification and drive ring 17, is housed between at least two base plates 31, 32, in which the axis of Drive 25 is supported without play or at least carried through. In addition to the high mechanical rigidity of the configured structure in figure 3, there is another additional advantage in that the force that acts from the drive ring 17 on the axis of drive 25, does not give rise to any tipping torque on the shaft of drive 25. Of course, bearings 33 must follow absorbing transverse forces.

--: Una segunda posibilidad de solución se muestra en las figuras 4 y 5. Aquí es accionado el eje de accionamiento 25 mediante varios anillos de accionamiento 17 acoplados de manera rígida en cuanto fase. De esta manera puede mantenerse un apoyo 34 del eje de accionamiento 17 totalmente libre de esfuerzos y evitarse por completo la influencia negativa del juego del cojinete. Mientras en la estructura mostrada en la figura 3 los apoyos 33 siempre deben absorber en cualquier caso esfuerzos transversales, con lo cual es importante para el funcionamiento una libertad de juego lo más alta posible de los apoyos 33, permite el sistema representado en la figura 4, con dos anillos de accionamiento 17 dispuestos uno junto a otro y accionados al principio en el mismo sentido, minimizar fuertemente las fuerzas transversales que actúan desde los anillos de accionamiento 17 a través del eje de accionamiento 25 sobre ambos apoyos 34. Para ello están montados ambos anillos de accionamiento 17 de tal manera que los puntos de contacto están contrapuestos sobre el eje de accionamiento 25. Para el funcionamiento del piezomotor 12, se desplazan ambos anillos de accionamiento 17 mediante los piezoactuadores 18 en el mismo sentido - es decir, no en sentidos contrapuestos de tal manera que ambos puntos de contacto están siempre contrapuestos incluso en funcionamiento.A Second possibility of solution is shown in Figures 4 and 5. Here the drive shaft 25 is driven by several rings of actuator 17 rigidly coupled as phase. From in this way a support 34 of the drive shaft 17 can be maintained totally stress free and completely avoid influence Negative bearing play. While in the structure shown in figure 3 the supports 33 must always absorb in any case transversal efforts, which is important for the running a game freedom as high as possible supports 33, allows the system shown in figure 4, with two drive rings 17 arranged next to each other and actuated At the same time, strongly minimize forces transverse acting from the drive rings 17 to through drive shaft 25 on both supports 34. To do this both drive rings 17 are mounted such that the contact points are opposed on the axis of drive 25. For the operation of the piezo motor 12, move both drive rings 17 by means of the 18 piezo actuators in the same direction - that is, not in the sense opposed so that both points of contact are always opposed even in operation.

Esta configuración puede ampliarse también a más de dos anillos de accionamiento 17. En un sistema como el indicado, puede mantenerse el eje de accionamiento 25 o el manguito del husillo 9 libre por completo de esfuerzos y pares. De esta posibilidad se ha hecho uso en el piezomotor 12 mostrado en la figura 5, que presenta tres anillos de accionamiento 17. Los anillos de accionamiento 17 están dimensionados entonces de tal manera que las fuerzas radiales transmitidas hasta el eje de accionamiento 25 se compensan mutuamente. Mediante la conducción del eje de accionamiento 25 dentro de los anillos de accionamiento 17 mostrados en la figura 5, puede por lo tanto incluso su-
primirse el apoyo para el eje de accionamiento ya que éste está formado por los propios anillos de accionamiento 17.This configuration can also be extended to more than two drive rings 17. In a system like the one indicated, the drive shaft 25 or the spindle sleeve 9 can be kept completely free of stress and torques. This possibility has been used in the piezo motor 12 shown in Figure 5, which has three drive rings 17. The drive rings 17 are then sized in such a way that the radial forces transmitted to the drive shaft 25 mutually compensate each other. . By driving the drive shaft 25 into the drive rings 17 shown in Figure 5, you can therefore even
support for the drive shaft must be given as it is formed by the drive rings 17.

Señalemos que el acoplamiento en fases entre los distintos anillos de accionamiento 17 puede tener lugar por vías técnicas de conexión o también mecánicamente con ayuda del acoplamiento dibujado en línea discontinua en la figura 5.Let us point out that the phased coupling between the different drive rings 17 can take place via tracks connection techniques or mechanically with the help of coupling drawn in dashed line in figure 5.

También en la ejecución del freno de silla flotante son posibles modificaciones ventajosas.Also in the execution of the chair brake Floating are possible advantageous modifications.

El freno de silla flotante 35 modificado mostrado en la figura 6 presenta respecto al ejemplo de ejecución representado en la figura 1 sólo un mecanismo de husillo sencillo en forma de un mecanismo de engranaje de bolas o rodillos. Un manguito de husillo 36 está conducido en un cojinete de bolas 37 en la carcasa 15 del piezomotor 12 de tal manera que es posible tanto un movimiento de rotación como también un movimiento de traslación del manguito de husillo 36 respecto a la carcasa 15. En particular, el manguito de husillo 36 puede desplazarse axialmente en la carcasa 15 del piezomotor 12. Los cojinetes de bolas 37 sirven además para alojar y encauzar los esfuerzos de frenado y pares de frenado en la carcasa y en los palieres del vehículo. Otros cojinetes de bolas 38 sirven para el desacoplamiento del movimiento de giro ejercido por la silla de freno 6 sobre el manguito de husillo 36. Los movimientos de traslación del manguito de husillo 36 en ambos sentidos del movimiento principal (sujetar y soltar) se traducen de esta manera directamente en un movimiento relativo de la silla de freno 3 y 6. Una guía no representada en la figura 6 impide un giro de la segunda silla de freno 6. La carcasa 15 del piezomotor 12 está unida fijamente con el palier del vehículo.The floating chair brake 35 modified shown in figure 6 presents with respect to the execution example shown in figure 1 only a single spindle mechanism in shape of a ball or roller gear mechanism. A cuff of spindle 36 is driven in a ball bearing 37 in the housing 15 of the piezo motor 12 in such a way that both a rotation movement as well as a translation movement of the spindle sleeve 36 relative to the housing 15. In particular, the spindle sleeve 36 can move axially in housing 15 of the piezo motor 12. The ball bearings 37 also serve to accommodate and channel the braking efforts and braking torques in the housing and on the bearings of the vehicle. Other ball bearings 38 they serve for decoupling the turning movement exerted by the brake chair 6 on the spindle sleeve 36. The movements of translation of spindle sleeve 36 in both directions of the main movement (hold and release) are translated in this way directly in a relative movement of the brake chair 3 and 6. A guide not shown in Figure 6 prevents a second rotation brake chair 6. The housing 15 of the piezo motor 12 is connected fixedly with the vehicle shield.

Para accionar el freno de silla flotante 35, se lleva corriente eléctrica al piezomotor 12 y se somete a rotación el manguito de husillo 36 con el roscado 10 en relación con el puño 2, que sólo puede desplazarse axialmente con la varilla roscada 5. Para tensar el freno de silla flotante 35 se elige el sentido de giro de tal manera que la varilla roscada 5 se desplaza saliendo del agujero roscado 10, con lo que primeramente se supera el juego de aflojamiento y a continuación se llevan los revestimientos de frenado 13 a apoyarse en el disco de frenado 14. Para superar rápidamente el juego de aflojamiento, funciona el piezomotor 12 primeramente con una elevada velocidad de giro y a continuación, para generar la fuerza de tensado, con un elevado par de giro. Mediante el mecanismo de husillo sencillo formado por la varilla roscada 8 y el roscado 10, tiene lugar ciertamente un movimiento relativo del manguito de husillo 36 en relación con la carcasa 15 y los anillos de accionamiento 17. No obstante, esto no tiene ninguna influencia sobre el funcionamiento del piezomotor 12.To apply the floating chair brake 35, it carries electric current to the piezo motor 12 and the spindle sleeve 36 with threading 10 in relation to fist 2, which can only be moved axially with the threaded rod 5. To tension the floating chair brake 35 the direction of rotation of such that the threaded rod 5 moves out of the hole threaded 10, which first exceeds the game of loosening and then the coverings of braking 13 to rest on brake disc 14. To overcome Quickly loosening game, motor piezomotor 12 works first with a high turning speed and then to generate the tension force, with a high torque. Through the simple spindle mechanism formed by the rod threaded 8 and threaded 10, a movement certainly takes place relative of the spindle sleeve 36 in relation to the housing 15 and the drive rings 17. However, this has no influence on the operation of the piezo motor 12.

Para soltar el freno de silla flotante 35, se invierte el sentido de giro del manguito de husillo 36, con lo que la varilla roscada 5 se introduce en el taladro roscado 10 y los revestimientos de frenado 13 se levantan del disco de frenado 14.To release the floating chair brake 35, you reverses the direction of rotation of the spindle sleeve 36, thereby the threaded rod 5 is inserted into the threaded hole 10 and the brake linings 13 rise from the brake disc 14.

A diferencia de la figura 6, en otro freno de silla flotante 29 representado en la figura 7, la carcasa 15 del piezomotor 12 es una parte integrante del puño 2 o también está unida con éste fijamente de forma mecánica y un apoyo 40 orientado hacia el disco de frenado 14 de un eje de accionamiento 41 está configurado como mecanismo de husillo, con lo que un roscado exterior 42 del eje de accionamiento 41 encaja en un agujero roscado 43 de la carcasa 15. Mediante el mecanismo de husillo tiene lugar al ponerse en funcionamiento el piezomotor 12 un movimiento relativo del eje de accionamiento 25 en relación con la carcasa 15 del piezomotor 12 y el puño 2 unido con el mismo, que se transmite al revestimiento del freno 13.Unlike Figure 6, in another brake of floating chair 29 shown in figure 7, the housing 15 of the piezomotor 12 is an integral part of fist 2 or is also mechanically attached to it and a support 40 oriented towards the brake disc 14 of a drive shaft 41 is configured as a spindle mechanism, so a threaded outside 42 of drive shaft 41 fits into a threaded hole 43 of the housing 15. The spindle mechanism takes place at start the piezo motor 12 a relative movement of the drive shaft 25 in relation to the housing 15 of the piezomotor 12 and fist 2 attached thereto, which is transmitted to the brake lining 13.

En el freno de silla flotante de la figura 8 está realizado también un apoyo 45 opuesto al disco de frenado 14 del eje de accionamiento 41 como mecanismo de husillo, compuesto por un roscado exterior 46 y un agujero de roscado 47. Aquí corresponde el paso de rosca del primer apoyo 40 al del segundo apoyo 45. Igualmente son del mismo sentido los pasos de ambos mecanismos de husillo de los apoyos 40 y 45.In the floating chair brake of figure 8 a support 45 opposite the brake disc 14 is also made of drive shaft 41 as a spindle mechanism, consisting of an external thread 46 and a thread hole 47. Here it corresponds the thread pitch of the first support 40 to that of the second support 45. Similarly, the steps of both mechanisms of spindle of supports 40 and 45.

Mientras en los ejemplos de ejecución de la figura 6, figura 7 y figura 8 se presenta en cada caso al accionar el freno un desplazamiento axial del manguito de husillo 36 o del eje de accionamiento 41 respecto a la carcasa 15 del piezomotor 12, esto se evita en el freno de silla flotante 48 mostrado en la figura 9 mediante cojinetes de bolas 49 en el lado frontal, que están dispuestos en cada caso entre una corona 51 configurada en un eje de accionamiento 50 y la pared de la carcasa 15. Los cojinetes 37 sirven a su vez para apoyar los esfuerzos de frenado y los pares de frenado. El desplazamiento axial de la segunda silla de freno 6 se realiza mediante un mecanismo de husillo, que está formado por la segunda varilla roscada 8 alojada en el plato 7 de la segunda silla de freno 6 y por el agujero roscado 11 formado en el eje de accionamiento 50. Mediante el sistema orientado hacia el disco de frenado 14 del mecanismo de husillo y un aseguramiento frente al giro no representado en la figura 9 de la segunda silla de freno 6, se realiza durante la rotación del eje de accionamiento 50, en función de su sentido de giro, un desplazamiento hacia dentro o hacia fuera de la varilla roscada 8 en el agujero roscado 11, y con ello un movimiento relativo de los revestimientos del freno 13 en la dirección hacia el disco de frenado 14 o bien alejándose de él.While in the execution examples of the Figure 6, Figure 7 and Figure 8 are presented in each case when activated the brake an axial displacement of the spindle sleeve 36 or the drive shaft 41 relative to the housing 15 of the piezo motor 12, this is avoided in the floating chair brake 48 shown in the figure 9 by ball bearings 49 on the front side, which are arranged in each case between a crown 51 configured on an axis of drive 50 and housing wall 15. Bearings 37 they serve in turn to support braking efforts and pairs of braking. The axial displacement of the second brake chair 6 is performed using a spindle mechanism, which is formed by the second threaded rod 8 housed in plate 7 of the second chair of brake 6 and by the threaded hole 11 formed in the shaft of drive 50. By means of the disk-oriented system braking 14 of the spindle mechanism and an assurance against turn not shown in figure 9 of the second brake chair 6, it is carried out during the rotation of the drive shaft 50, in function of its direction of rotation, an inward displacement or out of threaded rod 8 in threaded hole 11, and with this a relative movement of the brake linings 13 in the direction towards the brake disc 14 or away from it.

Además de los piezomotores 12 mostrados en las figuras 1 a 9 con piezoactuadores 18 situados en el exterior, son posibles también piezomotores 52 con piezoactuadores 54 que se encuentran dentro de un anillo de accionamiento 53. Aquí accionan al menos dos piezoactuadores 54 el anillo de accionamiento 53 que se encuentra en el exterior. Los anillos de accionamiento que se encuentran en el interior se apoyan entonces, tal como se muestra en la figura 10, mediante un cojinete 55 sobre una placa de base 56. El anillo de accionamiento 53 inducido a desplazarse girando por los piezoactuadores 54, actúa sobre una campana del motor 57, que está unida con un eje de accionamiento 58.In addition to the piezomotors 12 shown in the Figures 1 to 9 with piezo actuators 18 located outside, are also possible piezomotors 52 with piezo actuators 54 that found inside a drive ring 53. Here they actuate the minus two piezo actuators 54 the drive ring 53 which is found outside. The drive rings that found inside are then supported, as shown in Figure 10, by means of a bearing 55 on a base plate 56. The drive ring 53 induced to move by rotating piezo actuators 54, acts on a motor hood 57, which is connected with a drive shaft 58.

Para explicar mejor la estructura, muestra la figura 11 una sección a través del piezomotor 52 reproducido en la figura 10. Puesto que la relación de reducción viene dada porTo better explain the structure, show the figure 11 a section through the piezomotor 52 reproduced in the Figure 10. Since the reduction ratio is given by

P = s/dMP = s / dM

con s igual a la anchura del intersticio entre anillo de accionamiento 53 y campana del motor 57 y dM igual al diámetro interior de la campana del motor 57, permite esta forma constructiva a igualdad de volumen un par de giro más elevado con una velocidad máxima de giro reducida.with s equal to the width of gap between drive ring 53 and engine hood 57 and dM equal to the inside diameter of the motor hood 57, allows this constructive way to equal volume one more torque high with a maximum turning speed reduced

Tal como muestran la figura 12 y la figura 13, es también posible entonces emplear varios anillos de accionamiento 53, a fin de elevar el par de giro para el accionamiento de la campana del motor 57. Entonces están los piezoactuadores 54 unidos en cada caso mediante las uniones por soldadura 28 con el cojinete 55 y mediante de otras uniones por soldadura 28 con la placa de cabecera 21. La placa de cabecera 21 está alojada a su vez, mediante las uniones por soldadura 28, en los anillos de accionamiento 53, que accionan en cada caso la campana del motor 57.As Figure 12 and Figure 13 show, it is also possible to use several drive rings 53, in order to raise the torque for driving the engine hood 57. Then there are the piezo actuators 54 attached in each case by welding joints 28 with the bearing 55 and by means of other welding joints 28 with the plate header 21. The header plate 21 is in turn housed, by weld joints 28, in drive rings 53, which drive the engine bell 57 in each case.

La figura 14 indica finalmente un ejemplo de cómo puede utilizarse un piezomotor 52 como el indicado, con piezoactuadores 54 interiores y una campana del motor 57 con ayuda de un disco de levas 59 para el accionamiento directo de un freno de rozamiento de revestimiento parcial 60.Figure 14 finally indicates an example of how a piezomotor 52 can be used as indicated, with interior piezo actuators 54 and a 57 engine hood with help of a cam disc 59 for direct actuation of a brake of partial coating friction 60.

Para reducir el rozamiento puede utilizarse también un disco de levas 61, tal como se muestra en la figura 15, que actúa mediante un rodillo 62 sobre la segunda silla de freno 6.To reduce friction can be used also a cam disc 61, as shown in Figure 15, acting by a roller 62 on the second brake chair 6.

La figura 16 muestra la integración del piezomotor 52 correspondiente a la figura 10 y a la figura 11 con piezoactuadores 54 internos en el ejemplo de ejecución del freno electromecánico de silla flotante 48 según la figura 9. Hay que esperar que con un freno de silla flotante 63 como el indicado pueda generarse una fuerza de tensado muy elevada y a la vez finamente dosificable.Figure 16 shows the integration of piezo motor 52 corresponding to figure 10 and figure 11 with internal piezo actuators 54 in the brake embodiment example electromechanical floating chair 48 according to figure 9. You have to expect that with a floating chair brake 63 as indicated generate a very high tension force and at the same time finely doseable.

Finalmente muestra la figura 17 la combinación de un piezomotor 12 de giro rápido con piezoactuadores externos 18 con un piezomotor 52 que marcha lentamente pero con un par especialmente fuerte con piezoactuadores internos 54. En el freno de silla flotante 64 representado en la figura 17, puede conectarse el piezomotor 52 a marcha libre, con lo que el juego de aflojamiento puede superarse con mayor rapidez aún con ayuda del piezomotor 12. A continuación puede generarse una fuerza de tensado muy elevada mediante la conexión del piezomotor 52. Lo contrario rige cuando se suelta el freno de silla flotante 64.Finally, figure 17 shows the combination of a fast-turning piezo motor 12 with external piezo actuators 18 with a 52 piezomotor that runs slowly but with a couple especially strong with internal piezo actuators 54. On the brake of floating chair 64 shown in figure 17, the 52-free-motion piezomotor, thereby loosening the game it can be overcome more quickly even with the help of the piezo motor 12. A then a very high tensile force can be generated by connecting the piezo motor 52. The opposite applies when Release the floating chair brake 64.

Finalmente señalemos que el principio aquí presentado del acoplamiento de un piezomotor a la silla de freno de un freno de silla flotante puede utilizarse también en otros frenos de revestimiento parcial. El principio puede además utilizarse también en frenos de tambor para accionar las zapatas del freno. En este caso está alojada en cada caso en las zapatas del freno una varilla roscada, que encaja en un manguito de husillo accionado por un piezomotor. También puede pensarse en el accionamiento de las zapatas del freno con ayuda de un mecanismo de levas.Finally, let's point out that the principle here presented of the coupling of a piezomotor to the brake chair of a floating chair brake can also be used on other brakes partial coating. The principle can also be used also in drum brakes to apply the brake shoes. In this case is housed in each case in the brake shoes threaded rod, which fits into a spindle sleeve actuated by A piezomotor. You can also think about the operation of brake shoes with the help of a cam mechanism.

Claims

1. Braking device, which presents the next:

--: una zapata de freno (6), que puede moverse transversalmente respecto a la dirección de movimiento de un cuerpo de frenado (14) a frenar.a brake shoe (6), which can move transversely with respect to the direction of movement of a braking body (14) to brake.

--: un dispositivo convertidor (8, 11, 42, 43, 46, 47, 59, 61) para convertir un movimiento de giro existente de un eje de accionamiento (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58) en una fuerza que actúa sobre la zapata del freno (6),a converter device (8, 11, 42, 43, 46, 47, 59, 61) to convert an existing turning movement of a drive shaft (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58) in a force acting on the shoe of the brake (6),

: caracterizado por characterized by

--: un anillo de accionamiento (17, 53), que puede ser sometido a un movimiento de desplazamiento giratorio mediante al menos dos elementos de ajuste (18, 54) electromecánicos,a drive ring (17, 53), which can be subjected to a rotating movement by at least two electromechanical adjustment elements (18, 54),

--: un eje de accionamiento (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58), que puede ser sometido a un movimiento de giro mediante arrastre por rozamiento con el anillo de accionamiento (17, 53),an axis drive (9, 25, 36, 41, 50, 57, 58), which can be subjected to a turning movement by dragging with friction with the drive ring (17, 53),

--: estando decalados entre sí los elementos de ajuste electromecánicos (18, 54), de los que al menos hay dos, en unos 90º y estando alojados en el anillo de accionamiento (17, 53) de forma mecánicamente rígida y aproximadamente en perpendicular al eje del anillo de accionamiento (17, 53), con lo que la dirección de actuación de los elementos de ajuste electromecánicos (18, 54) corta el eje del anillo de accionamiento.the elements being decayed together electromechanical adjustment (18, 54), of which there are at least two, in about 90º and being housed in the drive ring (17, 53) mechanically rigid and approximately perpendicular to the drive ring shaft (17, 53), bringing the direction of actuation of electromechanical adjustment elements (18, 54) short the axis of the drive ring.

2. Braking device according to claim 1,

in which the drive elements electromechanical (18, 54) are piezo actuators.

3. Braking device according to claim 1 or 2,

in which the drive ring (17) surrounds to the drive shaft (9, 25, 36, 41, 50).

4. Braking device according to claim 1 or 2,

in which the drive shaft is configured as hollow shaft (57, 58) and in which the ring of drive (53) is arranged inside the hollow shaft (57, 58).

5. Braking device according to one of the claims 1 to 4,

in which the braking body is a disc of braking (14) connected with a wheel, which can be stopped by the friction contact with the movable brake shoe (6) that can move perpendicularly to the direction of the turn and a shoe of back pressure (3) joined by a yoke with the mobile shoe of the brake (6).

6. Braking device according to one of the preceding claims,

in which the drive shaft is a sleeve spindle (9, 50), which fits a threaded rod (8) attached with the brake shoe (6).

7. Braking device according to one of the preceding claims,

in which the drive shaft is a sleeve spindle (9, 36), which fits a threaded rod (5), which it is housed in a clamping device (4) for another shoe of the brake (3).

8. Braking device according to one of the preceding claims,

in which the drive shaft (41) has a threaded section (42, 46) that fits into a threaded hole (43, 47) of a clamping device (15) for the adjustment element (18).

9. Braking device according to claim 1,

in which the drive shaft (57) is configured a cam (59, 61) that drives the brake shoe (6).

10. Braking device according to one of the preceding claims,

in which the approximately axial force converted from the axis rotation movement, acts on direction to the brake shoe or in the opposite direction.